Разработка технологического процесса механической обработки деталей и сборки узлов

Содержание
Содержание
Введение.
1.Описание конструкции детали, материал детали и его свойства.
1.1 Назначение детали.
1.2 Конструкция детали.
1.3 Материал детали и его свойства.
1.4 Анализ точности детали.
Определение коэффициента точности обработки.
Определение коэффициента шероховатости поверхности.
Вывод.
2. Установление типа производства.
3 . Выбор вида заготовки и способа ее получения
4. Технологический раздел.
4.1 Выбор метода обработки детали.
4.2 Выбор технологического оборудования.
4.3 Выбор режущего инструмента.
Обработка отверстий.
4.4 Выбор мерительного инструмента.
4.5. Проектирование принципиальной схемы технологического процесса.
Операция 015.
4.6 Расчет режимов резания.
5.Проектирование приспособления для сверления отверстий
5.1 Расчет требуемого усилия зажима.
Критерий эффективности технологического процесса.
Литература.

Разработка технологического процесса механической обработки деталей и сборки узлов

7
13
Значение произведения
Raimi
5
6,4
12,6
87,5
111,5
ИТОГО значение коэффициента
КШ
0.833
0,883
Вывод.
Значение полученных коэффициентов близко единице, что свидетельствует о невысокой точности большинства размеров детали и не высоких требованиях к шероховатости поверхностей. Это также подтверждается средними значениями квалитета точности и шероховатости (см. табл. 5 и 6).
Характеристика условий работы.
В механических передачах, различных узлах машин со­держится ряд деталей, предназначенных для поддержива­ния вращающихся элементов машин - шкивов, звездочек, зубчатых и червячных передач и т. д. Эти детали называются валами. Валы пред­ставляют собой звенья механизма, передающие крутящие моменты и, помимо изгиба, испытывающие кручение.
Нагрузки, воспринимаемые валами, передаются на корпуса, рамы или станины машин через опорные уст­ройства - подшипники.
Данная деталь, предназначенная для обеспечения вращения испытывает нагрузки осевые и поперечные.
2. Установление типа производства.
На основе годовой программы выпуска, равной 1000 шт. в год и массы детали m = 0.35 кг ориентировочно установим тип производства, для чего воспользуемся таблицей 1.9 [1; стр. 20]. Производство детали «Шкив ведомый» можно отнести к крупносерийному типу.
Тип (вид)
производства
Количество обрабатываемых в год деталей одного наименования и типоразмера
крупных
(тяжелых)
средних
мелких (легких)
Единичное
Серийное
Массовое
до 5
свыше 5 до 1000
свыше 1000
до 10
свыше 10 до 5000
свыше 5000
до 100
свыше 100 до 50000
свыше 50000
Из таблицы видно, что вид производства этой детали серийный.
3 . Выбор вида заготовки и способа ее получения
От правильного выбора заготовки зависит все построение технологического процесса. Вид заготовки и способ ее получения оказывают существенное влияние на характер технологического процесса, экономичность и трудоемкость обработки. Выбор способа получения заготовки непосредственно зависит от конструкции и материала детали, ее размеров, требований к точности, объема производства и других требований.
Исходя из необходимости приближения размеров заготовки к размерам готовой детали, следует выбирать прогрессивные методы получения заготовок, анализируя размеры, требования к точности и объему производства, к данной детали следует применить способ получения заготовки - горячей штамповкой.
Горячая штамповка выполняется на молотах и прессах в открытых и закрытых штампах, выдавливанием, гибкой, с применением различных процессов. С целью повышения точности размеров и улучшения качества поверхности штамповок применяют полугорячую штамповку, при которой уменьшается процесс окалинообразования.
Изготовление данной заготовки следует вести в закрытом штампе, так как при этом получается деталь, наиболее приближенная по размерам, меньше расход металла, производительность высокая при пониженной стойкости штампов и ограниченной номенклатуре форм штамповок (круглые, типа шестерен, фланцы, стаканы). Штамповку в закрытых штампах иначе называют безоблойной.
Для определения экономически более выгодного способа получения заготовки рассчитываем коэффициент используемого материала
Коэффициент используемого материала находим по формуле:
,
где: q - масса готовой детали, кг;
Q - масса заготовки, кг.
.
Для заготовки, полученной штамповкой на ГКМ коэффициент используемого материала будет равен, при q = 3,06 кг; Q = 6,25 кг.
.
4. Технологический раздел.
4.1 Выбор метода обработки детали.
Разрабатываемый технологический процесс должен быть прогрессивным, обеспечивать повышение производительности труда, и качества деталей, сокращение трудовых и материальных затрат на го реализацию, уменьшение вредных воздействий на окружающую среду.
Для проектируемой детали наиболее целесообразным методом обработки будет токарная на станке 16К20Ф3.
Проектирование токарной операции является частью более общей задачи разра­ботки технологического процесса изготовле­ния детали. Необходимо знать не только, в каком виде заготовка поступает на токарную операцию, но и какова должна быть ее точность после обработки. Поверхность детали после токарной обра­ботки в зависимости от назначения и требова­ния точности разделяют на основные и допол­нительные участки. Основные участки опреде­ляют положение данной и сопряженной с ней деталей в изделии. Точность обработки этих участков должна быть наиболее высокой. Ос­новные участки поверхности обрабатывают проходными, и расточными резцами, дополнительные участки —резьбовые поверхности обрабаты­вают резьбовыми резцами и т. п.
4.2 Выбор технологического оборудования.
Для токарной обработки выбираем наиболее распространенное, универсальное оборудование.
16К20Ф3. Токарно-винторезный станок с ЧПУ.
Наибольший диаметр обрабатываемой заготовки:
Над станиной: 400 мм;
Над суппортом: 220 мм.
Частота вращения шпинделя 12,5…2000 об/мин.
Число скоростей шпинделя: 22.
Число ступеней подач: бесступенчатая, величина подач:
продольная – 3…1200 мм/мин;
поперечная – 1,5…600 мм/мин.
Мощность электродвигателя главного привода: 10 кВт.
Габаритные размеры станка:
длина – 3360 мм;
ширина – 1710 мм;
высота – 1750 мм.
Масса станка – 4000 кг.
Для сверления отверстия и нарезки резьбы применяем станок универсальный 2Н135.
Техническая характеристика вертикально-сверлильного станка
Наибольший диаметр сверления, мм 35
Конус шпинделя, Морзе № 4
Наибольшее осевое перемещение шпинделя, мм 250
Вылет шпинделя, мм 300
Расстояние от конца шпинделя до стола, мм 30—750
Частота вращения шпинделя, мин-1 31,5—1400
Число частот вращения шпинделя, 12
Подача, мм/об 0.1-0.2
Число подач, 9
Мощность электродвигателя главного движения, кВт 4,5
Частота вращения вала электродвигателя, мин-1 1450
В качестве зажимных устройств используются стандартные элементы приведенного оборудования. Это зажимной патрон токарно-винторезного станка на диаметр 120 мм. и тиски сверлильного станка.
4.3 Выбор режущего инструмента.
Конструкция и размеры режущего инструмента для заданной операции зависят от вида обработки, размеров обрабатываемой поверхности, свойств материала заготовки, требуемой точности обработки и шероховатости обрабатываемой поверхности.
Для обработки наружных поверхностей вращения используем токарные проходные и торцовочные резцы со сменными многогранными пластинами из твердого сплава марки:
Р6М5) – при черновом точении [4, стр.234, табл. 3.120];
ВК6 (ВК8) – при получистовом и чистовом точении
Обработка отверстий.
Для обработки отверстий применим следующие инструменты:
Для сверления отверстий – сверла спиральные диаметром 7 мм из быстрорежущей стали Р6М5 по ГОСТ 10902-77;
В курсовом проекте выполнен чертеж спирального сверла диаметром 7 мм предназначенного для сверления шести отверстий под нарезание резьбы М8. Расчет сверла не производился, так как данный инструмент является стандартным изделием, выполненным в соответствии с ГОСТ 10902-77.
При нарезания внутренней метрической резьбы М8 – метчики машинные М8-7Н из быстрорежущей стали марки 10Р6М5
4.4 Выбор мерительного инструмента.
При выборе средств измерения учитываются нормы контроля (сплошной или выборочный), тип производства (единичный, серийный, массовый и т.д.), габаритные размеры деталей и др.
Для контроля размеров наружных и внутренних размеров применим штангенциркули ШЦ-10-125 по ГОСТ 166-80.
4.5. Проектирование принципиальной схемы технологического процесса.
На основе анализа действующего технологического процесса и типовой схемы обработки деталей данного класса спроектируем принципиальную схему технологического процесса, которая будет состоять из следующих операций:
Рис.1 Эскиз заготовки
Операция 005 – фрезерно-центровальная
На данной операции фрезеруем торцы в размер 128 и центруем заготовку, шероховатостью Rz = 80 мкм.
Для данной операции выбираем фрезерно-центровальный станок МР-71, основные технические характеристики которого представлены в табл. 6 (см. п. 1.3).
В качестве режущего инструмента используем проходные резцы с пластинами твердого сплава Т15К6 для чернового, получистового и чистового точения, ГОСТ 18879-73. Также подрезаем торец и буртик.
Рис.2 Операционный эскиз 005 операции
Операция 010 – токарная с ЧПУ
На данной операции получаем цилиндрические поверхности: Так технические характеристики станка позволяют, то будем производить сразу черновую и чистовую обработку. Произведем черновое точение поверхности ф70 мм., и шероховатостью Rz = 80 мкм.. Выполним чистовое точение поверхности ф70 мм.,., шероховатостью Rz = 40 мкм., затем выполняем точение наружной цилиндрической поверхность ф50 мм, шероховатостью Rz = 20 мкм., так же диаметр 40 и 30,на данной операции поверхность будем обрабатывать черновым, чистовым, и тонким точением. Произведем обработку фасок 1,6 х 45°мм, на ф30 мм., шероховатостью Rz = 80 мкм., и 1 х 45°мм, на ф70 мм, шероховатостью Rz = 80.
Для данной операции выбираем токарный станок с ЧПУ 16К20Ф3, основные технические характеристики которого представлены в табл. 6 (см. п. 1.3). В качестве режущего инструмента используем проходные резцы с пластинами твердого сплава Т15К6 для чернового, получистового и чистового точения, ГОСТ 18879-73, проходной резец с пластинами твердого сплава Т15К6 для тонкого точения, резец прорезной с пластиной твердого сплава Т15К6.
В качестве станочного приспособления используем трех кулачковый патрон, при этом установочной базой будет являться окончательно обработанная поверхность Ø35 мм, а опорной буртик. Схема базирования и структура размеров на операции представлена на рисунке 3.
Операция 015.
Нарезка резьбы М30 оборудование такое же как в предыдущей операции. Инструмент–правый резьбовой резец материал Т15К6.
Операция 020. Сверлильная.
Сверловка отверстия ф7.
Станок сверлильный 2Н135, сверло ф7 коническое с хвостовиком, материал режущей части Р7К6 . Вспомогательное оборудование – тиски для фиксирования детали.
4.6 Расчет режимов резания.
Режимы резания определяются подачей на оборот и скоростью резания. Зависят от глубины резания и свойств обрабатываемого материала.
Режимы резания оказывают влияние на точность и качество обрабатываемой поверхности, производительность и себестоимость обработки.
Расчет режимов резания при наружном точении и растачивании.
Расчет режимов резания при наружном точении и для одного перехода рассчитаем для 3 основных операций – это торцевание заготовки в размер, протачивание диаметра, сверление отверстия.
Переход 1. Торцовочная операция
Переход выполняется за один рабочий ход с глубиной резания 1,0 мм при максимальном диаметре обработки, равном Ø70 мм.
Величину подачи определим по [5]
S = S табл. К
где:
S табл. - назначим значение подачи, равное 0,7 мм/об [5 с. 238 табл. 3];
К - поправочный коэффициент в зависимости от различных
материалов К = 0,65 [5 с 242 табл. 8] .
Тогда:
S = 0,7 * 0,65 = 0,45 мм/об
Скорость резания определим по формуле
V = Vтабл. К1 К2 К 3 К4 К
где: Vтабл. - табличное значение скорости, равное 120 м/мин
[5] с 248 табл. 15 ;
К1 = 1,0 [5 с 249 табл. 16];
К2 = 0,8 [5 с 249] ;
К 3 = 1,0 [5 с 249 табл. 17], при Т = 150 мин;
К4 = 1,0 [5 с 250];
К = 0,9 [5 с 245 табл. 12], при = 1 мм.
Тогда:
V = 120 1,0 0,8 1,0 1,0 0,9 = 86,4 м/мин
n = 1000 * V = 1000 * 86,4 = 166,76 об/мин
П * D 3,14 * 35
Ближайшая по паспорту частота вращения n = 35 об/мин [ 5 с 130 ]
Тогда:
V = П D n = 3,14 * 35* 35 = 85,48 м/мин
1000 1000
Sмин = S n = 0,23 * 35 = 37,95 мм/мин
Определим эффективную мощность резания:
Nэ = Nэ табл. ( V/100) Кn
где:
Nэ табл. = 2,9 кВт [5 с. 250 табл. 190]
КN = 0,75 [5 с. 250 табл. 20]
Тогда:
Nэ = 2,9 * (85,48/100) * 0,75 = 1,86 кВт
Что меньше мощности электродвигателя главного привода, равной
10 кВт [4 Т 2 с. 17 табл. 9].
Переход 3. Точение диаметра 70
Переход выполняется за один рабочий ход с глубиной резания 1,0 мм при максимальном диаметре обработки, равном Ø70 мм.
Величину подачи определим по [5]
S = S табл. К
где:
S табл. - назначим значение подачи, равное 0,7 мм/об [5 с. 238 табл. 3];
К - поправочный коэффициент в зависимости от различных
материалов К = 0,65 [5 с 242 табл. 8] .
Тогда:
S = 0,7 * 0,65 = 0,45 мм/об
Скорость резания определим по формуле
V = Vтабл. К1 К2 К 3 К4 К
где:
Vтабл. - табличное значение скорости, равное 120 м/мин
[5] с 248 табл. 15 ;
К1 = 1,0 [5 с 249 табл. 16];
К2 = 0,8 [5 с 249] ;
К 3 = 1,0 [5 с 249 табл. 17], при Т = 150 мин;
К4 = 1,0 [5 с 250];
К = 0,9 [5 с 245 табл. 12], при = 1 мм.
Тогда:
V = 120 1,0 0,8 1,0 1,0 0,9 = 86,4 м/мин
n = 1000 * V = 1000 * 86,4 __ = 169,85 об/мин
П * D 3,14 * 25
Ближайшая по паспорту частота вращения n = 170 об/мин [ 5 с 130 ]
Тогда:
V = П D n = 3,14 * 25 * 35 = 81,93 м/мин
1000 1000
Sмин = S n = 0,23 * 35 = 37,95 мм/мин
Определим эффективную мощность резания:
Nэ = Nэ табл. ( V/100) Кn
где:
Nэ табл. = 2,9 кВт [5 с. 250 табл. 190]
КN = 0,75 [5 с. 250 табл. 20]
Тогда:
Nэ = 2,9 * (83,93/100) * 0,75 = 1,82 кВт
Что меньше мощности электродвигателя главного привода, равной
10 кВт [4 Т 2 с. 17 табл. 9].
Расчёт режимов резания аналитическим методом на операцию сверления.
1. Диаметр сверла D=7 мм,
2. Диаметр рассверливаемого отверстия d=7 мм,
3. Длина прохода сверла в направлении подачи L=30 мм,
4. Содержание операции : рассверлить отверстие Ø 7 на длину 30 мм
Исходя из исходных данных принимаем сверло спиральное из быстрорежущей стали с коническим хвостовиком по ГОСТ 20697-75 [2, табл. 40 стр. 138] с материалом режущей части ВК6 – М.
Устанавливаем размеры сверла в зависимости от обрабатываемого материала: Длина сверла L=140 мм,
Длина рабочей части l=80 мм,
Конус Морзе относительно диаметра сверла равен 2 [2.табл.42, стр. 150]
Определяем глубину резания при рассверливании:
t = мм.
Относительно твердости материала для Стали 20 находим подачу :
Sо = 0,2 мм/об [2, табл. 25, стр.277]
Определяем скорость резания при рассверливании :
, м/мин (25)
где Сv, q, m, y – коэффициент и показатели степени;
D – диаметр сверления, мм;
Т – стойкость сверла, мин;
Sо – подача, мм/об;
Кv – поправочный коэффициент на скорость резания.
В зависимости от материала режущей части инструмента при рассверливании для сплава с в=750 МПа определяем :
Сv = 10,8; q = 0,6; у = 0,3; m = 0,25; х = 0,2 [2, табл. 29, стр. 278]
Относительно диаметра сверла D = 15 мм, обрабатываемого материала и материала режущей части инструмента выбираем значение периода стойкости сверла :
Т = 20 мин [2, табл. 30, стр.279]
Kv = kмv· kиv ·knv· klv , (26)
где kмv – поправочный коэффициент на обрабатываемый материал;
kиv – поправочный коэффициент, учитывающий влияние инструментального материала на скорость резания ;
klv – поправочный коэффициент на скорость резания при сверлении, учитывающий глубину обрабатываемого отверстия ;
knv – поправочный коэффициент, учитывающий влияния состояния поверхности заготовки на скорость резания.
, [2, стр.262] (27)